Metod spårar RNA i celler utan att störa
Forskare på Chalmers har tagit fram en metod för att märka mRNA-molekyler och följa dess väg i cellerna, med blotta ögat i ett mikroskop och i realtid – utan att påverka mRNAts naturliga funktion. Genombrottet gör det lättare att utveckla nya RNA-baserade mediciner.
Medicinska terapier baserade på RNA kan ge möjligheter att förebygga, behandla och potentiellt bota sjukdomar. Utmaningen är att leveransen av RNA-terapier in i cellen fortfarande är ineffektiva och otillräckligt kartlagda. För att RNA-teknikens potential ska kunna utnyttjas fullt ut, behöver metoderna optimeras.
– Eftersom vår metod kan bidra till att lösa ett av de största problemen för att upptäcka och utveckla nya läkemedel, ser vi att den här forskningen kan underlätta ett paradigmskifte från traditionella läkemedel till RNA-baserade terapier, säger Marcus Wilhelmsson, professor på institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers och en av artikelns huvudförfattare
Självlysande mRNA gör spårning möjlig
Metoden går ut på att byta ut en av RNAs egna byggstenar, baser, till en självlysande variant som har originalbasens naturliga egenskaper. De fluorescerande baserna som gör RNAt självlysande har utvecklats med hjälp av en särskild kemi, och studien visar att den här metoden för att göra RNA självlysande inte påverkar mRNAts biologiska egenskaper. Den stör inte heller cellens förmåga att översätta mRNA till protein. Det är ett viktigt genombrott som aldrig tidigare lyckats, och den självlysande märkningen gör att forskarna kan följa de aktiva mRNA-molekyler in i cellen och i realtid se hur de tas upp i den i ett mikroskop.
En svår utmaning när man arbetar med mRNA är att dessa är väldigt stora, men samtidigt ömtåliga, molekyler. De kan inte kan ta sig in i celler själva och därför måste man paketera dem. Den metod som visat sig vara mest framgångsrik hittills, använder sig av lipida nanopartiklar, små droppar. Men det finns fortfarande ett stort behov av att utveckla nya och mer effektiva lipida nanopartiklar, men för att kunna göra det behöver vi förstå hur de tas upp. Att se i realtid hur mRNAt fördelar sig i cellen är därför ett viktigt verktyg.
– Den stora vinsten med den här metoden är att vi nu lätt kan se vart i cellen som det levererade mRNA tar vägen och i vilka celler som proteinet bildas, utan att vi förlorar RNAts naturliga protein-översättande förmåga, säger Elin Esbjörner, docent på institutionen för biologi och bioteknik och artikelns andra huvudförfattare.
Underlättar upptäckter av nya läkemedel
Forskare kan använda metoden för att få större kunskap om hur RNAts upptagsprocess fungerar och därmed kan utvecklingen av nya läkemedel både snabbas på och effektiveras. Till skillnad från befintliga metoder för att studera RNA i mikroskop, ger den nya korrekt och mer detaljerad kunskap om processen.
– Hittills har det inte gått att mäta den naturliga hastigheten och effektiviteten med vilken RNAt verkar i cellen. Då får man fel svar på frågorna som man ställer när man vill ta fram ett nytt RNA-läkemedel. Om man med sin metod vill ha svar på vilken hastighet en process har och svaret metoden ger är en femtedel av den hastigheten som sker naturligt i cellen när ett läkemedel tas upp och verkar, blir det svårt att kunna optimera läkemedelsutvecklingen, säger Marcus Wilhelmsson.
Forskningen bakom metoden har gjorts i ett samarbete mellan kemister och biologer på Chalmers och AstraZeneca och inom forskningscentret FoRmulaEx. Forskningen har också presenterats i Science Translational Medicine’s populära ”In The Pipeline”-blogg, som ett särskilt spännande bidrag till forskningsfältet.
Vetenskaplig artikel
Kontakt
Marcus Wilhelmsson, professor, institutionen för kemi och kemiteknik, Chalmers, marcus.wilhelmsson@chalmers.se
Elin Esbjörner, docent, institutionen för biologi och bioteknik, Chalmers, eline@chalmers.se
